EP4229243B1 - Schnellwechsler mit einer steuereinrichtung mit einem mechanisch und hydraulisch steuerbaren ventil - Google Patents
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- EP4229243B1 EP4229243B1 EP21772667.8A EP21772667A EP4229243B1 EP 4229243 B1 EP4229243 B1 EP 4229243B1 EP 21772667 A EP21772667 A EP 21772667A EP 4229243 B1 EP4229243 B1 EP 4229243B1
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Definitions
- the invention relates to a quick coupler for a work machine for coupling an attachment, as is known from the DE 20 2014 004 430 U1 is known.
- Quick couplers on work machines are used to quickly connect different types of attachments.
- Work machines include, for example, excavators, wheel loaders, and machines from the construction and agricultural sectors.
- Attachments include, for example, buckets, hammers, milling machines, grapples, shovels and the like.
- quick couplers By using quick couplers, a machine operator can quickly couple various attachments to the work machine and then work with them.
- Typical quick couplers are connected to an attachment via two connections.
- the connections are formed via one connection partner on the quick coupler and one on the attachment, whereby the connection partners assume a relative spatial position to each other in coupling mode, which they retain in working mode. Securing this relative spatial position (working position) to each other is essential if the connection still has inadmissible degrees of freedom for working mode, or is advantageous in order to increase safety.
- a first connection is usually formed by a pair of claws on the quick coupler and a mounting bolt on the attachment.
- the pair of claws encloses the mounting bolt up to a claw opening that is larger than the diameter of the mounting bolt, thus forming a directly positive first connection that, apart from the possibility of slipping out of the claw opening, only leaves the mounting bolt with one degree of freedom, rotation around its geometric axis.
- Such a first connection can be found almost universally in the state of the art for quick couplers.
- Some of these quick couplers have locking elements that, after this first connection, or both connections, have been made, lock the working position of the two Secure the connection partner, i.e. the position of the locating bolt within the claw pair, by restricting a free opening formed by the claw opening by inserting or pivoting the securing element so that it becomes smaller than the diameter of the locating bolt.
- the attachment part is positioned on the quick coupler by a pivoting movement of the quick coupler around the geometric axis of the first mounting bolt so that the attachment part and the quick coupler assume a relative spatial position to one another in which the second connection is created.
- the second connection is made via a mounting plate on the quick coupler and a locking plate on the attachment, which are joined together in coupling mode.
- two locking bolts are inserted through the mounting plate into openings provided for this purpose in the locking plate.
- the locking is controlled in such a way that the locking bolts can only be pushed into the locking plate after the attachment has been completely and correctly pivoted onto the quick coupler. This means that a locking position can only be established when the two connection partners have assumed the intended relative spatial position (working position) for locking the second connection to each other.
- the flow of force within the first connection is generally via the first pair of claws, and within the second connection via at least one locking element. This means that after the first mounting bolt has been hooked into the first pair of claws, the work machine is only able to work when the second connection, in which the locking element is in the locking position, has also been fully established.
- a number of different quick couplers are known, which are designed differently based on the principle described above, for example to ensure safe To ensure locking of the second connection and/or securing of the first connection by bringing a securing element or locking bolt (hereinafter referred to as securing element) into a locking position.
- securing element a securing element or locking bolt
- Some of these quick couplers have a mechanical button that is activated when the attachment is coupled by a connection partner of the attachment.
- the button is in a disengaged position from the quick coupler if the connection partner in question has not yet assumed the spatial position (working position) intended for the quick coupler's connection partner, and in a fully engaged position if the connection partners in question are connected to one another.
- the button and an associated hydraulic control device control the movement of the securing element between an unlocked position and the locked position. In the unlocked position, the connection in question can only be released by a relative movement of the quick coupler to the attachment. In the locked position, the connection in question cannot be released.
- a control device for controlling a double-acting hydraulic cylinder and thus the movement of a safety element between an unlocking position and a locking position is known from DE 10 2013 110 420 A1 known.
- An unlocking chamber and a locking chamber of the hydraulic cylinder are alternatively connected to a pressure medium connection or a tank via a switching valve.
- the switching valve is moved into a first switching position by a compression spring and into a second switching position by a hydraulic control pressure against the force of the compression spring.
- the hydraulic control pressure is applied when pressure is applied to the line connecting the pressure medium connection to the unlocking chamber and a button has been moved to a fully engaged position, which is only the case when an attachment has been properly coupled, in this case when a coupling element has been inserted into the holder.
- a valve arrangement is integrated into the control line of the switching valve, which opens or interrupts the control line for a pressure medium flow depending on the mechanical actuation of the button.
- the aforementioned DE 20 2014 004 430 U1 discloses a quick coupler, called a quick coupler there, with two connections in the sense of the general description given above.
- the two connections are formed by a coupling receptacle or a locking receptacle and a locking axis each.
- the locking axis which is correctly arranged in the locking receptacle, is locked by a locking element that is actuated with a pressure medium.
- a double-acting hydraulic cylinder is provided to actuate the locking element.
- the coupling receptacle is assigned a securing element that is actuated with a pressure medium and is actuated by two single-acting hydraulic cylinders (locking cylinder and unlocking cylinder) connected to the same pressure medium circuit as the locking element.
- a locking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder for moving the locking element is connected via a switching valve to either the locking cylinder or the unlocking cylinder of the securing element. If the locking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder is connected to the locking cylinder, the locking element and the safety element are locked or unlocked at the same time.
- the switching valve is either hydraulically controlled when there is pressure in the locking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder, or mechanically controlled by a spring-loaded button.
- the button goes into a disengaged, "motion-transmitting" position, whereby the switching valve is not yet switched, so that pressure continues to be applied to the unlocking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder and the unlocking cylinder.
- the button is moved to an engaged position and switches the switching valve, whereby the unlocking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder, which is still under pressure, is now connected to the locking cylinder and the safety element is locked independently of the locking element.
- the button returns to a release position, which means that the switching valve can now be switched hydraulically again if pressure is again applied to the locking pressure line of the double-acting hydraulic cylinder. In this case, the pressure remains applied to the locking cylinder.
- a coupled attachment can be secured by mechanically operating a button, i.e. the securing element locks one of the two connections, regardless of whether the other connection is locked by a locking element.
- the button is pushed by the attachment into an engaged position, which switches a switching valve.
- the switching valve is switched mechanically into one of two switching positions and hydraulically into the other switching position.
- the control device has a hydraulic cylinder with an unlocking chamber and a locking chamber, as well as a changeover valve.
- the changeover valve is a two-way valve with four connections, with a first consumer connection, a second consumer connection, a pressure medium connection and a tank connection. The first consumer connection and the unlocking chamber are connected via a first line.
- a switching valve is arranged between the second consumer connection and the locking chamber, which can be controlled hydraulically via a hydraulic control connection and mechanically via a spring-loaded button.
- the switching valve can be switched between a pass position and a blocking position, whereby it is switched to the pass position when the button is fully engaged, so that the safety element is pushed into the locking or unlocking position, controlled by the switching valve.
- the hydraulic control connection is connected to the first line, whereby the switching valve can be switched to the pass position even when the button is disengaged or not fully engaged by applying hydraulic pressure to the first line. is switched, whereby the safety element is pushed into the unlocking position regardless of the position of the button.
- the switching valve has a valve return spring with a spring force which switches the switching valve into the blocking position when hydraulic and/or mechanical pressure is not applied.
- the button is assigned a button return spring connected in series with the valve return spring.
- a pilot-operated check valve is installed upstream of the locking chamber, with a hydraulic release connection connected to the first line.
- the switching valve and the check valve are an integral part of a switching valve unit.
- a quick coupler 10 according to the invention differs from such quick couplers known from the prior art by a different control device, and is described below using various possible switching modes of a hydraulic circuit, shown in the Fig. 3a - 3d , explained.
- FIG. 1 and Fig. 2 Principle sketches of two known designs of quick couplers 10 attached to a work machine 12 are shown, due to the different design of the connection partners on an attachment 11.
- One of the two connections created when the attachment 11 is coupled is assigned a safety element 5 and a button 4.
- the quick coupler 10 with the safety element 5 is shown schematically, and the control device is shown in the form of a hydraulic circuit.
- the hydraulic circuit essentially contains a changeover valve 3, a switching valve unit 2 with a check function, which can be switched mechanically via a spring-loaded button 4 and additionally hydraulically against a spring force, and a hydraulic cylinder 1 with an unlocking chamber 1.1, a locking chamber 1.2 and a piston 1.3, to which the securing element 5 is attached directly or indirectly.
- the control device is designed to push the securing element 5 alternatively into a locking position and an unlocking position.
- the safety element 5 can only be moved into the locking position when the button 4 is completely in an engaged position. It is essential to the invention that the safety element 5 can be moved into the unlocking position at any time, regardless of the position of the button 4.
- the securing element 5 is moved linearly into the unlocking position or the locking position.
- the changeover valve 3 is a 2/4-way valve with two switching positions and four connections, namely a first consumer connection A, a second consumer connection B, a pressure medium connection P and a tank connection T.
- the pressure medium connection P is connected to a hydraulic pump that pumps a fluid under pressure into the hydraulic circuit in order to alternatively apply hydraulic pressure to the unlocking chamber 1.1 or the locking chamber 1.2. If the hydraulic pump is switched off, the hydraulic connection between the pressure medium connection P and the hydraulic cylinder 1 is closed and the pressure remains stable, at least for a period relevant to the working time of a work machine.
- the tank connection T is connected to a tank.
- the first consumer connection A is connected to the pressure medium connection P
- the second consumer connection B is connected to the pressure medium connection P.
- a first line V1 connects the first consumer connection A of the changeover valve 3 with the release chamber 1.1 and an opening and release connection 2.4 of the switching valve unit 2.
- a second line V2, the switching valve unit 2 and a third line V3 connect the second consumer connection B with the locking chamber 1.2.
- This Connection can be interrupted, open in only one flow direction or in both flow directions, depending on the switching mode of the control device.
- the switching valve unit 2 fulfils the function of a switching valve, formed by a 2/2 way valve, and a releasable check valve. In the hydraulic circuit shown in the figures, the operation of the switching valve unit 2 is therefore explained using a switching valve 2.1 and a releasable check valve 2.2.
- the switching valve unit 2 has an inflow connection 2.3, the opening and unlocking connection 2.4 and a return flow connection 2.5.
- the inflow connection 2.3 is connected to the second consumer connection B via the second line V2.
- the hydraulic medium is supplied to the switching valve unit 2 via this inflow connection 2.3.
- the return flow connection 2.5 is connected to the locking chamber 1.2 via the third line V3. When the pressure in the locking chamber 1.2 is relieved, the fluid is returned via this return flow connection 2.5.
- the switching valve 2.1 can be switched mechanically by moving the button 4 into two switching positions in which the securing element 5 is moved into an unlocking position or a locking position and can only be switched hydraulically into the switching position in which the securing element 5 is pushed into the unlocking position.
- Locking is only possible when the button 4 is in an engaged position.
- the button 4 protruding from the quick coupler 10 is engaged in the quick coupler 10, while the two connection partners are properly engaged when the attachment 11 is coupled to the quick coupler 10. paired and is fully engaged when they are properly seated against each other and form a connection.
- the safety element 5 is automatically pushed into the locking position.
- Fig. 3a the hydraulic circuit is shown in a first switching mode.
- the safety element 5 is in the unlocking position and the button 4 is completely disengaged and the changeover valve 3 is in the first switching position.
- the first connection V1 and the unlocking chamber 1.1 are under pressure, the piston 1.3 is retracted and the locking element 5 is in the unlocking position. Due to the pressure at the opening and unlocking connection 2.4, the check valve 2.2 is unlocked and the switching valve 2.1 is in a through position so that the fluid can be discharged via the tank connection T to relieve the pressure in the locking chamber 1.2.
- the button 4 is in the fully disengaged position, held by the return force of the button return spring 4.1.
- Fig. 3b shows the hydraulic circuit in a second switching mode.
- the switching valve 3 was inadvertently switched to the second switching position. This depressurizes the first line V1, the switching valve 2.1 goes into a blocking position, the check valve 2.2 is blocked.
- the piston 1.3 remains in the unlocking position due to the closed, hermetically sealed space formed by the locking chamber 1.2 closed by the check valve 2.2. This ensures that locking cannot take place if an attachment is not yet correctly coupled to the working machine12.
- the safety element 5 is in the unlocking position when the button 4 is in a disengaged or fully disengaged position.
- the button 4 To lock, the button 4 must be pushed into a fully engaged position. This is only possible mechanically by operating the button 4 if the locking element 5 is also in the unlocking position. It is essential to the invention that the hydraulic circuit is designed so that the locking element 5 can also be unlocked by the possibility of alternative hydraulic switching of the switching valve unit 2 when there is no access to the button 4.
- the changeover valve 3 is in its second switching position when the button 4 is to be engaged for locking.
- the hydraulic circuit is switched from the second switching mode ( Fig. 3b ) into a third switching mode, shown in Fig. 3c , by mechanically engaging the button 4. This takes place while coupling the attachment 11 to the quick coupler 10 of the work machine 12.
- the switching valve 2.1 is mechanically switched to the open position.
- the fluid present at the inflow connection 2.1 of the switching valve unit 2 is guided under pressure via the check valve 2.2 in its flow direction into the locking chamber 1.2 and the fluid in the unlocking chamber 1.1 flows back into the tank.
- the piston 1.3 is extended and the locking element 5 is guided into the locking position.
- the hydraulic circuit can also be in the first switching mode ( Fig. 3a ) when the button 4 is mechanically engaged, shown in Fig. 3d .
- the changeover valve 3 is in the first switching position, whereby a hydraulic pressure is applied to the first line V1 and thus to the switching valve 2.1, so that this is switched to the open position, regardless of the position of the button 4, on the way between the fully disengaged position and the fully engaged position.
- the changeover valve 3 is switched to the second switching position, it remains in the open position even though the control pressure drops, and the locking chamber 1.2 is pressurized so that the securing element 5 is guided into the locking position.
- the changeover valve 3 is switched to the first switching position or, in this switching position, the hydraulic pump connected to the pressure connection P is switched on, whereby the safety element 5 is pushed back into the unlocking position under hydraulic control.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Schnellwechsler für eine Arbeitsmaschine zum Ankuppeln eines Anbaugerätes, wie er gattungsgemäß aus der
DE 20 2014 004 430 U1 bekannt ist. - Schnellwechsler an Arbeitsmaschinen dienen einem schnellen Ankoppeln verschiedener Typen von Anbaugeräte. Arbeitsmaschinen sind dabei beispielsweise Bagger, Radlader sowie Maschinen aus dem Bereich der Bauwirtschaft und der Landwirtschaft. Anbaugeräte sind beispielsweise Löffel, Hammer, Fräsen, Greifer, Schaufeln und dergleichen.
- Durch den Einsatz von Schnellwechslern ist es einem Maschinenführer möglich, verschiedene Anbaugeräte schnell an die Arbeitsmaschine anzukuppeln und anschließend mit diesen zu arbeiten. Typische Schnellwechsler werden über zwei Verbindungen mit einem Anbaugerät verbunden. Dabei werden die Verbindungen jeweils über einen am Schnellwechsler und einen am Anbaugerät vorhanden Verbindungspartner gebildet, wobei die Verbindungspartner im Koppelmodus eine relative Raumlage zueinander einnehmen, die sie im Arbeitsmodus beibehalten. Diese relative Raumlage (Arbeitslage) zueinander zu sichern ist zwingend erforderlich, wenn die Verbindung für den Arbeitsmodus noch unzulässige Freiheitsgrade aufweist, oder, sind von Vorteil, um die Sicherheit zu erhöhen.
- Eine erste Verbindung wird in der Regel durch ein an dem Schnellwechsler ausgebildetes Klauenpaar und einen am Anbaugerät ausgebildeten Aufnahmebolzen gebildet. Dabei umschließt das Klauenpaar den Aufnahmebolzen bis auf eine Klauenöffnung, größer dem Durchmesser des Aufnahmebolzens, und bildet so eine unmittelbar formschlüssige erste Verbindung, die dem Aufnahmebolzen, abgesehen von der Möglichkeit aus der Klauenöffnung zu rutschen, nur einen Freiheitsgrad, die Drehung um seine geometrische Achse, belässt. Eine solche erste Verbindung ist fast durchgängig im Stand der Technik zu Schnellwechslern zu finden. Einige dieser Schnellwechsler weisen Sicherungselemente auf, die nach der Herstellung dieser ersten Verbindung, oder auch beider Verbindungen, die Arbeitslage der beiden Verbindungspartner, das heißt die Lage des Aufnahmebolzens innerhalb des Klauenpaares, sichern, in dem eine freie Öffnung, gebildet durch die Klauenöffnung durch Einschieben oder Einschwenken des Sicherungselementes, beschränkt wird, sodass diese kleiner dem Durchmesser des Aufnahmebolzens wird.
- Nach der Herstellung dieser ersten Verbindung wird das Anbauteil an dem Schnellwechsler durch eine Schwenkbewegung des Schnellwechslers um die geometrische Achse des ersten Aufnahmebolzens so positioniert, dass das Anbauteil und der Schnellwechsler eine relative Raumlage zueinander einnehmen, in der die zweite Verbindung entsteht.
- Bei einer Vielzahl der bekannten Schnellwechsler wird die zweite Verbindung über eine an dem Schnellwechsler vorhandene Aufnahmeplatte und eine an dem Anbauteil vorhandene Riegelplatte hergestellt, die im Koppelmodus aneinandergefügt sind. Zur Sicherung der Arbeitslage dieser Verbindungspartner werden durch die Aufnahmeplatte hindurch zwei Verrieglungsbolzen in dafür vorgesehene Öffnungen in die Riegelplatte eingeführt.
- Das Verriegeln wird so gesteuert, dass die Verriegelungsbolzen nur nach einem vollständigen und korrekten Anschwenken des Anbauteils an den Schnellwechsler in die Riegelplatte geschoben werden können. Das heißt, nur wenn die beiden Verbindungspartner die bestimmungsgemäße relative Raumlage (Arbeitslage) zum Verriegeln der zweiten Verbindung zueinander eingenommen haben, lässt sich eine Verrieglungsstellung herstellen.
- Da sich das Anbauteil während eines Arbeitsprozesses unterhalb des Schnellwechslers befindet, erfolgt der Kraftfluss innerhalb der ersten Verbindung grundsätzlich über das erste Klauenpaar, und innerhalb der zweiten Verbindung über das wenigstens eine Verrieglungselement. Das heißt, die Arbeitsmaschine ist nach dem Einhängen des ersten Aufnahmebolzens in das erste Klauenpaar erst dann arbeitsfähig, wenn auch die zweite Verbindung, bei der sich das Verrieglungselement in der Verrieglungsstellung befindet, vollständig hergestellt ist.
- Es sind eine Reihe verschiedener Schnellwechsler bekannt, die aufbauend auf dem zuvor beschriebenen Prinzip unterschiedlich ausgeführt sind, um z. B. eine sichere Verrieglung der zweiten Verbindung und / oder eine Sicherung der ersten Verbindung zu gewährleisten, indem ein Sicherungselement oder Verrieglungsbolzen (nachfolgend nur Sicherungselement) in eine Verrieglungsstellung gebracht wurden.
- Einige dieser Schnellwechsler weisen einen mechanischen Taster auf, der bei der Ankupplung des Anbaugerätes durch einen Verbindungspartner des Anbaugerätes betätigt wird. Dabei befindet sich der Taster in einer aus dem Schnellwechsler ausgerückten Stellung, wenn der betreffende Verbindungspartner noch nicht die zum Verbindungspartner des Schnellwechslers bestimmungsgemäße Raumlage (Arbeitslage) eingenommen hat und in einer vollständig eingerückten Stellung, wenn die betreffenden Verbindungspartner miteinander verbunden sind. Über den Taster und eine zugeordnete hydraulische Steuereinrichtung wird die Bewegung des Sicherungselementes zwischen einer Entriegelungsstellung und der Verrieglungsstellung gesteuert. In der Entriegelungsstellung lässt sich die betreffende Verbindung allein durch eine relative Bewegung des Schnellwechslers zum Anbaugerät aufheben. In der Verriegelungsstellung ist die betreffende Verbindung nicht lösbar.
- Eine Steuereinrichtung zum Steuern eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders und damit der Bewegung eines Sicherungselementes, zwischen einer Entriegelungsstellung und einer Verriegelungsstellung, ist aus der
DE 10 2013 110 420 A1 bekannt. Eine Entriegelungskammer und eine Verriegelungskammer des Hydraulikzylinders sind über ein Schaltventil alternativ mit einem Druckmittelanschluss oder einem Tank verbunden. Das Schaltventil wird durch eine Druckfeder in eine erste Schaltstellung und durch einen hydraulischen Steuerdruck entgegen der Kraft der Druckfeder in eine zweite Schaltstellung bewegt. Dabei wird der hydraulische Steuerdruck dann angelegt, wenn auf der Leitung die den Druckmittelanschluss mit der Entriegelungskammer verbindet Druck anliegt und ein Taster in eine vollständig eingerückte Stellung bewegt wurde, was nur gegeben ist, wenn ein Anbauteil ordnungsgemäß angekuppelt wurde, das heißt hier, wenn ein Koppelelement in die Aufnahme eingefahren wurde. Damit kann das Koppelelement nach dem Einfahren in die Aufnahme ohne eine Ansteuerung des Hydraulikzylinders und damit ohne Wechsel der Druckbeaufschlagung automatisch gesichert werden. In die Steuerleitung des Schaltventils ist eine Ventilanordnung eingebunden, die beeinflusst von der mechanischen Betätigung des Tasters die Steuerleitung für einen Druckmitteldurchfluss öffnet oder unterbricht. - Die vorgenannte
DE 20 2014 004 430 U1 offenbart einen Schnellwechsler, dort Schnellkuppler genannt, mit zwei Verbindungen im Sinne der oben angegebenen allgemeinen Beschreibung. Die beiden Verbindungen sind dort durch eine Ankoppelaufnahme bzw. eine Verrieglungsaufnahme und jeweils eine Verriegelungsachse gebildet. Die in der Verriegelungsaufnahme ordnungsgemäß angeordnete Verriegelungsachse wird durch ein mit einem Druckmittel zu betätigendes Verriegelungselement verriegelt. Zur Betätigung des Verriegelungselementes ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder vorhanden. Der Ankoppelaufnahme ist ein mit einem Druckmittel zu betätigendes Sicherungselement zugeordnet, das über zwei am gleichen Druckmittelkreis angeschlossene, einfach wirkende Hydraulikzylinder (Verriegelungszylinder und Entriegelungszylinder) betätigt wird, wie das Verrieglungselement. Eine Verriegelungsdruckleitung des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders zur Bewegung des Verriegelungselementes ist über ein Schaltventil entweder mit dem Verrieglungszylinder oder dem Entriegelungszylinder des Sicherungselementes verbunden. Ist die Verrieglungsdruckleitung des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mit dem Verrieglungszylinder verbunden, werden das Verriegelungselement und das Sicherungselement zeitgleich verriegelt bzw. entriegelt. Das Schaltventil wird entweder hydraulisch gesteuert, wenn in der Verriegelungsdruckleitung des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders ein Druck anliegt, oder durch einen federgelagerten Taster mechanisch gesteuert. Wird ein Anbaugerät entkuppelt, geht der Taster in eine ausgerückte, "bewegungsübertragende" Stellung über, wobei das Schaltventil noch nicht geschalten wird, sodass weiterhin an der Entriegelungsdruckleitung des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders und am Entriegelungszylinder ein Druck anliegt. Wird ein neues Anbaugerät angekuppelt, wird der Taster in eine eingerückte Stellung verschoben und schaltet das Schaltventil womit die noch unter Druck stehende Entriegelungsdruckleitung des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders jetzt mit dem Verriegelungszylinder verbunden wird und das Sicherungselement unabhängig vom Verriegelungselement verriegelt wird. In der eingerückten Stellung geht der Taster wieder in eine Freigabestellung über, das heißt das Schaltventil kann jetzt wieder hydraulisch geschalten werden, wenn erneut auf die Verriegelungsdruckleitung des doppelt wirkenden Hydraulikzylinder Druck gegeben wird. In diesem Fall bleibt der Druck weiterhin am Verrieglungszylinder anliegend. - Die Besonderheit der Hydraulikschaltung der vorgenannten
DE 20 2014 004 430 U1 liegt darin, dass ein angekuppeltes Anbauteil über die mechanische Betätigung eines Tasters gesichert werden kann, das heißt, das Sicherungselemente verriegelt eine der beiden Verbindungen, unabhängig von einer Verriegelung der anderen Verbindung, durch ein Verriegelungselement. Zur Verriegelung des Sicherungselements, wenn das Verriegelungselement noch entriegelt ist, wird der Taster durch das Anbauteil in eine eingerückte Stellung geschoben, wobei ein Schaltventil geschalten wird. Das Schaltventil wird hier in eine von zwei Schaltstellungen mechanisch und in die andere Schaltstellung hydraulisch geschaltet. - Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Schnellwechsler mit einer Steuereinrichtung zu schaffen, mit der das Entriegeln eines Sicherungselements alternativ hydraulisch oder mechanisch erfolgen kann.
- Diese Aufgabe wird mit einem Schnellwechsler zum Ankuppeln eines Anbaugerätes an eine Arbeitsmaschine, mit einem Sicherungselement das zum Verriegeln oder Sichern bzw. Entriegeln oder Entsichern des angekuppelten Anbaugerätes in eine Verrieglungsstellung bzw. Entriegelungsstellung geschoben wird, und einer Steuereinrichtung gelöst. Die Steuereinrichtung weist einen Hydraulikzylinder, mit einer Entriegelungskammer und einer Verrieglungskammer, sowie ein Umschaltventil auf. Das Umschaltventil ist ein Zweiwegeventil mit vier Anschlüssen, mit einem ersten Verbraucheranschluss, einem zweiten Verbraucheranschluss, einem Druckmittelanschluss und einem Tankanschluss. Über eine erste Leitung, ist der erste Verbraucheranschluss und die Entriegelungskammer verbunden.
- Zwischen dem zweiten Verbraucheranschluss und der Verrieglungskammer ist ein Schaltventil angeordnet, das über einen Hydrauliksteueranschluss hydraulisch und über einen federgelagerten Taster mechanisch steuerbar ist.
- Das Schaltventil ist zwischen einer Durchlassstellung und einer Sperrstellung schaltbar, wobei es bei vollständig eingerückter Stellung des Tasters in Durchlassstellung geschaltet ist, sodass das Sicherungselement, über das Umschaltventil gesteuert, in die Verriegelungs- oder Entriegelungsstellung geschoben wird. Der Hydrauliksteueranschluss ist mit der ersten Leitung verbunden, womit das Schaltventil auch bei ausgerückter oder nicht vollständig eingerückter Stellung des Tasters durch Beaufschlagung mit hydraulischem Druck der ersten Leitung in Durchlassstellung geschalten wird, womit das Sicherungselement unabhängig von der Position des Tasters in die Entriegelungsstellung geschoben wird.
- Vorteilhaft weist das Schaltventil eine Ventil-Rückstellfeder auf, mit einer Federkraft, die das Schaltventil bei nicht wirkendem hydraulischen und / oder mechanischem Druck in die Sperrstellung schaltet.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist dem Taster eine mit der Ventil-Rückstellfeder in Reihe geschaltete Taster-Rückstellfeder zugeordnet.
- Es ist auch von Vorteil, wenn der Verriegelungskammer ein entsperrbares Rückschlagventil vorgeschaltet ist, mit einem hydraulischen Entsperranschluss, der mit der ersten Leitung verbunden ist.
- Vorteilhaft sind das Schaltventil und das Rückschlagventil integraler Bestandteil einer Schaltventileinheit.
- Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen:
- Fig. 1
- eine erste Ausführung eines Schnellwechslers,
- Fig. 2
- eine zweite Ausführung eines Schnellwechslers,
- Fig. 3a
- ein Hydraulikschaltbild einer Steuereinrichtung des Schnellwechslers in einem ersten Schaltmodus, das Sicherungselement befindet sich in der Entriegelungsstellung, der Taster ist vollständig ausgerückt und das Umschaltventil befindet sich in der ersten Schaltstellung,
- Fig. 3b
- das Hydraulikschaltbild gemäß
Fig. 3a in einem zweiten Schaltmodus, nachdem lediglich im ersten Schaltmodus das Umschaltventil umgeschaltet wurde, - Fig. 3c
- das Hydraulikschaltbild gemäß
Fig. 3a in einem dritten Schaltmodus, nachdem im zweiten Schaltmodus der Taster eingerückt wurde und - Fig. 3d
- das Hydraulikschaltbild gemäß
Fig. 3a in einem vierten Schaltmodus nachdem im zweiten Schaltmodus der Taster eingerückt wurde. - Ein erfindungsgemäßer Schnellwechsler 10 unterscheidet sich von solchen aus dem Stand der Technik bekannten Schnellwechslern durch eine andere Steuereinrichtung, und wird nachfolgend anhand verschiedener möglicher Schaltmoden eines Hydraulikschaltkreises, dargestellt in den
Fig. 3a - 3d , erläutert. - In
Fig. 1 undFig. 2 sind Prinzipskizzen zweier bekannter Ausführungen von an einer Arbeitsmaschine 12 angebrachten Schnellwechslern 10, bedingt durch die unterschiedliche Ausführung der Verbindungspartner an einem Anbaugerät 11, gezeigt. Einer der beiden der bei der Ankupplung des Anbaugerätes 11 entstehenden Verbindungen ist ein Sicherungselement 5 und ein Taster 4 zugeordnet. - In den
Fig. 3a - 3d sind der Schnellwechsler 1 0mit dem Sicherungselement 5 schematisch, und die Steuereinrichtung in Form eines Hydraulikschaltkreises dargestellt. - Der Hydraulikschaltkreis enthält im Wesentlichen ein Umschaltventil 3, eine Schaltventileinheit 2 mit Rückschlagfunktion, die mechanisch über einen federgelagerten Taster 4 und zusätzlich, gegen eine Federkraft hydraulisch schaltbar ist, und einen Hydraulikzylinder 1 mit einer Entriegelungskammer 1.1, einer Verrieglungskammer 1.2 und einem Kolben 1.3, an dem das Sicherungselement 5 mittelbar oder unmittelbar angebracht ist.
- Die Steuereinrichtung ist dafür vorgesehen das Sicherungselement 5 alternativ in eine Verrieglungs- und eine Entriegelungsstellung zu schieben.
- Sie ist so ausgelegt, dass das Sicherungselement 5 nur dann in die Verrieglungsstellung verschiebbar ist, wenn sich der Taster 4 vollständig in einer eingerückten Stellung befindet. Es ist erfindungswesentlich, dass das Sicherungselement 5 jederzeit in die Entriegelungsstellung verschiebbar ist, unabhängig von der Position des Taster 4.
- Damit kann ein Problem, das aus einer nicht vermeidbaren Leckage der Hydrauliksteuerung einer Arbeitsmaschine 12 entsteht, gelöst werden. Während einer länger andauernden Stilllegung der Arbeitsmaschine 12 sinkt der in der Entriegelungskammer 1.1 anstehende Druck langsam ab. Die Druckkraft im Entriegelungszylinder 1.1 wird geringer und es kann dazu kommen, dass das Sicherungselement 5 ungewollt in Richtung der Verrieglungsstellung geschoben wird. Soll dann ein Anbaugerät angekoppelt werden, kann es sein, dass der Taster 4, der sich aufgrund der Federkraft der Taster-Rückstellfeder 4.1 vollständig in einer ausgerückten Stellung befindet, nicht betätigt werden kann, oder zumindest nicht vollständig eingerückt werden kann, da er über das Sicherungselement 5 in Richtung des anzukoppelnden Anbaugerätes hinausragt und so den Weg zur mechanischen Betätigung des Tasters 4 durch das Anbaugerät 11 versperrt.
- Über die alternative Druckbeaufschlagung der Entriegelungskammer 1.1 bzw. der Verrieglungskammer 1.2, durch Zuführung eines unter Druck stehenden Fluides, wird das Sicherungselement 5 linear in die Entriegelungsstellung bzw. die Verrieglungsstellung bewegt.
- Das Umschaltventil 3 ist ein 2/4 Wegeventil mit zwei Schaltstellungen und vier Anschlüssen, nämlich einem ersten Verbraucheranschluss A, einem zweiten Verbraucheranschluss B, einem Druckmittelanschluss P und einem Tankanschluss T. Der Druckmittelanschluss P ist mit einer Hydraulikpumpe verbunden, die unter Druck ein Fluid in den Hydraulikkreis pumpt, um alternativ die Entriegelungskammer 1.1 bzw. die Verrieglungskammer 1.2 mit einem hydraulischen Druck zu beaufschlagen. Wird die Hydraulikpumpe abgeschaltet, wird die hydraulische Verbindung zwischen Druckmittelanschluss P und Hydraulikzylinder 1 geschlossen und der anstehende Druck bleibt, zumindest für eine zur Arbeitszeit einer Arbeitsmaschine relevanten Dauer, stabil.
- Der Tankanschluss T ist mit einem Tank verbunden.
- In einer ersten Schaltstellung des Umschaltventils 3 ist der erste Verbraucheranschluss A mit dem Druckmittelanschluss P, und in einer zweiten Schaltstellung ist der zweite Verbraucheranschluss B mit dem Druckmittelanschluss P verbunden.
- Eine erste Leitung V1 verbindet den ersten Verbraucheranschluss A des Umschaltventils 3 mit der Entriegelungskammer 1.1 und einem Öffnungs- und Entriegelungsanschluss 2.4 der Schaltventileinheit 2.
- Eine zweite Leitung V2, die Schaltventileinheit 2 und eine dritte Leitung V3 verbinden den zweiten Verbraucheranschluss B mit der Verrieglungskammer 1.2. Diese Verbindung kann, in Abhängigkeit von dem Schaltmodus der Steuereinrichtung unterbrochen, in nur einer Fließrichtung oder in beiden Fließrichtungen geöffnet sein.
- Die Schaltventileinheit 2 erfüllt die Funktion eines Schaltventils, gebildet durch ein 2/2 Wegeventil, und ein entsperrbares Rückschlagventil. In dem in den Figuren gezeigten Hydraulikschaltkreis wird die Arbeitsweise der Schaltventileinheit 2 daher anhand eines Schaltventils 2.1 und eines entsperrbaren Rückschlagventils 2.2 erläutert.
- Die Schaltventileinheit 2 weist einen Zuflussanschluss 2.3, den Öffnungs- und Entriegelungsanschluss 2.4 und einen Rückflussanschluss 2.5 auf.
- Der Zuflussanschluss 2.3 ist über die zweite Leitung V2 mit dem zweiten Verbraucheranschluss B verbunden. Bei einer Beaufschlagung der Verrieglungskammer 1.2 mit Druck, wird das hydraulische Medium über diesen Zuflussanschluss 2.3 der Schaltventileinheit 2 zugeführt.
- Der Rückflussanschluss 2.5 ist über die dritte Leitung V3 mit der Verriegelungskammer 1.2 verbunden. Bei einer Druckentlastung der Verriegelungskammer 1.2, wird das Fluid über diesen Rückflussanschluss 2.5 rückgeführt.
- Über den Öffnungs- und Entriegelungsanschluss 2.4 wird bei Druckbeaufschlagung der ersten Verbindung V1 und damit des Entriegelungszylinders 1.1 ein Druck an einen Hydrauliksteueranschluss 2.4.1 des Schaltventils 2.1 und einen Entsperranschluss 2.4.2 des Rückschlagventils 2.2 angelegt.
- Es ist erfindungswesentlich, dass das Schaltventil 2.1 mechanisch über die Verschiebung des Tasters 4 in zwei Schaltstellungen schaltbar ist, in denen das Sicherungselement 5 in eine Entriegelungsstellung bzw. eine Verrieglungsstellung verschoben wird und hydraulisch nur in die Schaltstellung schaltbar ist, in der das Sicherungselement 5 in die Entriegelungsstellung geschoben wird.
- Damit wird die Steuereinrichtung geforderten Sicherheitsbedingungen gerecht.
- Verriegelt werden kann nur, wenn der Taster 4 sich in einer eingerückten Stellung befindet. Der aus dem Schnellwechsler 10 ragende Taster 4 wird in den Schnellwechsler 10 eingerückt, während die beiden Verbindungspartner beim Ankoppeln des Anbaugerätes 11 an den Schnellwechsler 10 bestimmungsgemäß gepaart werden, und ist dann vollständig eingerückt, wenn sie bestimmungsgemäß aneinander liegen und eine Verbindung bilden. Unmittelbar nach dem vollständigen Einrücken des Tasters 4 wird das Sicherungselement 5 automatisch in die Verriegelungsstellung geschoben.
- Die Idee ein Ventil zwischen einer Durchlassstellung und einer Sperrstellung mittels eines mechanischen Tasters zu schalten, um erst bei vollständig eingerückter Stellung des Ventils das Bewegen eines Sicherungselementes aus einer Entriegelungsstellung in eine Verrieglungsstellung zuzulassen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Es gibt jedoch keine Lösungsansätze für eine alternative Betätigung des Ventils, für den Fall, dass zu dem Ventil kein Zugang besteht, weil das Sicherungselement 5 sich nicht in der Entriegelungsstellung befindet.
- In
Fig. 3a ist der Hydraulikkreis in einem ersten Schaltmodus dargestellt. Das Sicherungselement 5 befindet sich in der Entriegelungsstellung und der Taster 4 ist vollständig ausgerückt und das Umschaltventil 3 befindet sich in der ersten Schaltstellung. - Die erste Verbindung V1 und die Entriegelungskammer 1.1 stehen unter Druck, der Kolben 1.3 ist eingefahren und das Sicherungselement 5 befindet sich in der Entriegelungsstellung. Aufgrund des anstehendes Druckes am Öffnungs- und Entsperrungsanschlusses 2.4 ist das Rückschlagventil 2.2 entsperrt und das Schaltventil 2.1 befindet sich in einer Durchlassstellung, sodass zur Druckentlastung der Verriegelungskammer 1.2 das Fluid über den Tankanschluss T abgeführt werden kann. Der Taster 4 befindet sich, gehalten von der Rückstellkraft der Taster-Rückstellfeder 4.1 in der vollständig ausgerückten Stellung.
-
Fig. 3b zeigt den Hydraulikkreis in einem zweiten Schaltmodus. Das Umschaltventil 3 wurde unbeabsichtigt in die zweite Schaltstellung geschalten. Damit wird die erste Leitung V1 druckfrei, das Schaltventil 2.1 geht in eine Sperrstellung über, das Rückschlagventil 2.2 wird gesperrt. Der Kolben 1.3 verharrt, aufgrund des geschlossenen hermetisch dichten Raumes, gebildet durch die vom Rückschlagventil 2.2 geschlossene Verriegelungskammer 1.2, in der Entriegelungsstellung. Damit ist gesichert, dass nicht verriegelt werden kann, wenn ein Anbaugerät noch nicht korrekt an der Arbeitsmaschine12 angekuppelt ist. Grundsätzlich verbleibt unabhängig von der Stellung des Umschaltventils 3 das Sicherungselement 5 in der Entriegelungsstellung, wenn sich der Taster 4 in einer ausgerückten oder der vollständig ausgerückten Stellung befindet. Wenn jedoch die Arbeitsmaschine 12 über eine längere Zeitdauer nicht in Gebrauch ist, kommt es durch Leckage zu einem Druckabfall im Hydraulikkreis und es kann zur Verschiebung des Kolbens1.3 kommen, wobei das Sicherungselement 5 ungewollt in Richtung der Verrieglungsstellung ausgerückt wird. - Zum Verriegeln muss zwingend der Taster 4 in eine vollständig eingerückte Stellung geschoben werden. Das ist mechanisch über die Betätigung des Tasters 4 nur möglich, wenn sich das Sicherungselement 5 auch in der Entriegelungsstellung befindet. Es ist erfindungswesentlich, dass der Hydraulikkreis dazu ausgelegt ist, dass das Sicherungselement 5, durch die Möglichkeit des alternativen hydraulischen Schaltens der Schaltventileinheit 2, auch entriegelt werden kann, wenn kein Zugang zum Taster 4 besteht.
- Bevorzugt befindet sich das Umschaltventil 3 in seiner zweiten Schaltstellung, wenn zur Verriegelung der Taster 4 eingerückt werden soll.
- Der Hydraulikschaltkreis wird aus dem zweiten Schaltmodus (
Fig. 3b ) in einen dritten Schaltmodus, gezeigt inFig. 3c , versetzt, indem der Taster 4 mechanisch einrückt wird. Das erfolgt während des Ankuppelns des Anbaugerätes 11 an den Schnellwechsler 10 der Arbeitsmaschine 12. Mit dem vollständigen Einrücken des Tasters 4 wird das Schaltventil 2.1 mechanisch in Durchlassstellung geschaltet. Das am Zuflussanschluss 2.1 der Schaltventileinheit 2 anstehende Fluid wird unter Druck über das Rückschlagventil 2.2 in dessen Durchflussrichtung in die Verriegelungskammer 1.2 geleitet und das sich in der Entriegelungskammer 1.1 befindende Fluid fließt zurück in den Tank. Der Kolben 1.3 wird ausgefahren und das Sicherungselement 5 in die Verriegelungsstellung geführt. - Der Hydraulikschaltkreis kann sich auch im ersten Schaltmodus befinden (
Fig. 3a ), wenn der Taster 4 mechanisch eingerückt wird, gezeigt inFig. 3d . Das Umschaltventil 3 befindet sich hier in der ersten Schaltstellung, womit ein hydraulischer Druck auf der ersten Leitung V1 und damit am Schaltventil 2.1 anliegt, sodass dieses unabhängig von der Position des Tasters 4, auf dem Weg zwischen der vollständig ausgerückten Stellung in die vollständig eigerückte Stellung, in Durchlassstellung geschaltet ist. Wird nach vollständigem Einrücken des Tasters das Umschaltventil 3 in die zweite Schaltstellung geschaltet, verbleibt es, obwohl der Steuerungsdruck abfällt, in der Durchlassstellung und die Verrieglungskammer 1.2 wird mit Druck beaufschlagt, sodass das Sicherungselement 5 in Verrieglungsstellung geführt wird. - Es ist nicht entscheidend in welcher der beiden Stellungen sich das Umschaltventil 3 befindet, wenn der mechanische Taster 4 betätigt wird. In der ersten Stellung des Umschaltventils 3 erfolgt sofort eine automatische Verriegelung, während in der zweiten Stellung noch aktiv in die erste Stellung umgeschaltet werden muss, bevor die Verriegelung erfolgt.
- Ist es nicht möglich den mechanischen Taster 4 beim Ankuppeln zu betätigen, weil der Weg hierfür durch das ungewollt ausgerückte Sicherungselement 5 versperrt ist, wird auf die erste Schaltstellung des Umschaltventils 3 geschaltet bzw. in dieser Schaltstellung die mit dem Druckanschluss P verbundene Hydraulikpumpe angeschaltet, womit das Sicherungselement 5 hydraulisch gesteuert in die Entriegelungsstellung zurückgeschoben wird.
-
- 1
- Hydraulikzylinder
1.1 Entriegelungskammer
1.2 Verrieglungskammer
1.3 Kolben - 2
- Schaltventileinheit mit Rückschlagfunktion
2.1 Schaltventil (mit Durchlassstellung und Sperrstellung)
2.2 Rückschlagventil
2.3 Zuflussanschluss
2.4 Öffnungs- und Entsperrungsanschluss
2.4.1 Hydrauliksteueranschluss
2.4.2 Entsperranschluss
2.5 Rückflussanschluss
2.6 Ventil-Rückstellfeder - 3
- Umschaltventil
- 4
- Taster
4.1 Taster-Rückstellfeder - 5
- Sicherungselement
- 10
- Schnellwechsler
- 11
- Anbaugerät
- 12
- Arbeitsmaschine
- V1
- erste Leitung, zwischen einerseits einem ersten Verbraucheranschluss A und andererseits der Entriegelungskammer 1.1 und dem Öffnungs- und Entriegelungsanschluss 2.4
- V2
- zweite Leitung, zwischen einerseits dem zweiten Verbraucheranschluss B und andererseits dem Zuflussanschluss 2.3
- V3
- dritte Leitung, zwischen einerseits der Verriegelungskammer 1.2 und andererseits dem Rückflussanschluss 2.5
- A
- erster Verbraucheranschluss
- B
- zweiter Verbraucheranschluss
- P
- Druckmittelanschluss
- T
- Tankanschluss
Claims (5)
- Schnellwechsler (10) zum Ankuppeln eines Anbaugerätes (11) an eine Arbeitsmaschine (12), miteinem Sicherungselement (5), das zum Verriegeln oder Sichern bzw. Entriegeln oder Entsichern des angekuppelten Anbaugerätes (11) in eine Verrieglungsstellung bzw. Entriegelungsstellung geschoben wird, undeiner Steuereinrichtung, mit einem Hydraulikzylinder (1), eine Entriegelungskammer (1.1) und eine Verrieglungskammer (1.2) aufweisend,einem Umschaltventil (3) mit einem ersten Verbraucheranschluss (A), einem zweiten Verbraucheranschluss (B), einem Druckmittelanschluss (P) und einem Tankanschluss (T),einer ersten Leitung (V1) zwischen dem ersten Verbraucheranschluss (A) und der Entriegelungskammer (1.1),einem Schaltventil (2.1), das über einen Hydrauliksteueranschluss (2.4.1) hydraulisch und über einen federgelagerten Taster (4) mechanisch steuerbar ist, der bei einem ordnungsgemäßen Ankuppeln in eine vollständig eingerückte Stellung und bei Abkuppeln in eine vollständig ausgerückte Stellung geschoben wird, dadurch gekennzeichnet,dass das Schaltventil (2.1) zwischen dem zweiten Verbraucheranschluss (B) und der Verrieglungskammer (1.2) angeordnet ist und zwischen einer Durchlassstellung und einer Sperrstellung schaltbar ist, wobei es bei vollständig eingerückter Stellung des Tasters (4) in Durchlassstellung geschaltet ist, sodass das Sicherungselement (5), über das Umschaltventil (3) gesteuert, in die Verrieglungs- oder Entriegelungsstellung geschoben wird,und der Hydrauliksteueranschluss (2.4.1) mit der ersten Leitung (V1) verbunden ist, womit das Schaltventil (2.1) auch bei ausgerückter oder nicht vollständig eingerückter Stellung des Tasters (4) durch Beaufschlagung mit hydraulischem Druck der ersten Leitung (V1) in Durchlassstellung geschalten wird, womit das Sicherungselement (5) unabhängig von der Position des Tasters (4) in die Entriegelungsstellung geschoben wird.
- Schnellwechsler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schaltventil (2.1) eine Ventil-Rückstellfeder (2.6) aufweist, mit einer Federkraft, die das Schaltventil (2.1) bei nicht wirkendem hydraulischen und / oder mechanischem Druck in die Sperrstellung schaltet. - Schnellwechsler (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Taster (4) eine mit der Ventil-Rückstellfeder (2.6) in Reihe geschaltete Taster-Rückstellfeder (4.1) zugeordnet ist. - Schnellwechsler (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verriegelungskammer (1.2) ein entsperrbares Rückschlagventil (2.2) vorgeschaltet ist, mit einem hydraulischen Entsperranschluss (2.4.2), der mit der ersten Leitung (V1) verbunden ist. - Schnellwechsler (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schaltventil (2.1) und das Rückschlagventil (2.2) integraler Bestandteil einer Schaltventileinheit (2) sind.
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